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刀设计位置后,油腔c内油压力升高,电磁铁DT2通电,手臂伸缩液压缸开始反行程运动,当回到初始位置后,换刀动作结束,手架旋转轴准备复位。
4.5 旋转轴控制线路
手指夹紧时间: t1=0.05s; 手臂伸出时间: t2=0.65s; 手指松开时间: t3=0.05s; 手臂缩回时间: t4=0.32s; 手架伸出时间: t5=0.37s; 手架缩回时间: t6=0.55s; 手架旋转75°时间: t7=0.25s; 手架旋转180°时间: t8=0.60s; 手架反向旋转75°复位时间: t9=0.25s;
从加工中心发出换刀信号到换刀机械手复位动作完成总需时间:
t?t1?t2?t3?t4?t5?t6?t7?t8?t9=3.06s
本设计中电动机的控制则主要依靠于延时继电器实现,其控制回路如图4.3所示。 控制过程:当换刀信号发出后,模拟开关S闭合,延时继电器的线圈KT1、KT2、KT3、KT4、KT5通电,同时,KM1也通电,经时间0.25s后,线圈KT1延时时间到,常闭延时开触头KT1打开,KM1停止转动,此时手架旋转轴旋转75°,到达工作位置,同时,发出手臂伸缩信号。在完成手指夹紧、手臂伸缩以及拔刀动作后,即线圈KT2经过1.32s延时后,常开延时闭触头KT2关闭,线圈KM1通电,电动机正转,开始实现刀库刀具与主轴刀具互换的动作。在手架旋转180° 后,即在线圈KT3通电1.82s,延时时间到,常闭延时开触头KT3打开,电动机KM1停止转动。与此同时,发出插刀信号,在完成插刀、手指松开、手臂缩回动作后,此时线圈KT4延时时间到,常开延时闭触头KT4闭合,KM2通电,电动机反向转动。在电动机反向转动75°后,手架旋转轴复位。此时,线圈KT5延时时间到,常闭延时开触头KT5打开,KM2停止转动,换刀动作完成。
4.6 技术难点
本设计中的手指夹紧、手臂伸缩以及手架伸缩的运动都是由液压驱动的,只要设计好各个液压缸的尺寸参数、行程及各个工作过程的进油及回油压力值,就可以达到预期的效果。而对于手架的旋转运动,由于结构上的需求,采用了电动机驱动方式,由单级圆锥齿轮将电动机的运动传递给主架旋转轴。但是,手架旋转轴旋转的角度比较小,使得电动机的启停时间间隔也比较短,为保证准确、稳定换刀,就需要为各液压缸的运动时间留出时间余量,并严格控制好电动机的起、停时间,同时,两个圆锥齿轮的加工精度和它们之间的传动比也要严格控制好。
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4.7 本章小结
本章主要是针对加工中心换刀机械手液压系统控制回路和电动机控制回路进行了设计。液压系统的控制主要由压力继电器、电磁换向阀以及流量阀等元件实现;而电动机控制则主要依靠于延时继电器实现。通过这两部分控制系统的相互协调控制,可以实现换刀机械手的准确换刀动作。
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结束语
经过设计计算与校核,本设计中的加工中心换刀机械手在满足抓刀、松刀、拔刀、插刀以及刀库刀具与主轴刀具之间刀具的互换等运动参数的同时,可以实现准确、稳定、快速、可靠的换刀。
本设计中的加工中心换刀机械手换刀时间为3.06s,其突出的特点是采用两个圆锥滚子轴承和滑键来配合完成手架旋转和手架伸缩两种运动。用轴承连接活塞杆和手架旋转轴,可以使手架伸缩液压缸的活塞杆带动手架旋转轴一起做伸缩运动,实现换刀机械手的拔刀和插刀运动。同时,手架旋转轴在旋转时也不会干扰到活塞杆。用滑键来连接旋转轴与圆锥齿轮,为只用一个驱动机构来实现手架旋转轴在拔刀和插刀前后的旋转运动提供了可能,从一定程度上可以简化换刀系统的结构。本设计基于结构上的需要采用了电机传动机构来实现手架的旋转运动,在一定程度上简化了系统结构。而对于手指夹紧、手臂伸缩及手架伸缩运动,则采用液压驱动方式,即可以准确、稳定的实现各个运动,还可以通过提高液压缸的运动速度来缩短换刀的时间。
本设计中也存在着一些不足。如设计中的手架旋转轴直径不大,每次旋转的角度也很小,这样加工中心换刀机械手在每次的手架旋转运动上占用的时间应该很小。而本设计中采用电动机来驱动手架的旋转运动,由于受到电动机启动时间、转速、负载能力及安装尺寸等综合因素的限制,手架旋转轴的转速不能设计的很大,这就使整个换刀系统在缩短换刀时间上的效果不理想。所以,实现手架旋转运动的这部分机构还需要进一步的改进,以达到更大程度上缩短换刀时间的目的。
通过这次毕业设计,我不仅把知识融会贯通,而且丰富了大脑,同时在查找资料的过程中也了解了许多的课外知识,开拓了视野,认清了将来机床的发展方向,使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞越。
毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次的作业,它既是对学校所学知识的全面总结和综合应用,又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端。毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结,能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力,是我在校期间向学校所交的一份综合性作业。从老师的角度的来说,指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练。其次,毕业设计的指导是老师检验其教学效果,改进教学方法,提高教学质量的绝好机会。
毕业的时间一天天地临近,毕业设计也接近了尾声,在不断努力下我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结,但是真的面对毕业设计时才发觉自己原来的想法基本上是错误的。毕业设计不仅设计是对前面所学知识的检验,而且也是对自己的能力的一种提升。通过这次毕业设计使自己明白了以前所学的知识太理论化了,面对单独的课题的是感觉茫然。自己要学的知识还很多,以前总觉得自己什么都懂,什么都会,有点眼高手低。通过这次毕业设计,我明白了学习是一个长期积累的过程,在以后的工作和生活中都应不断的学习,努力提高自己的专业知识和综合素质。
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致 谢
在毕业设计完成之际,我要特别感谢我的指导老师姚老师的热情关怀和悉心指导,在我毕业设计过程中,姚慧老师倾注了大量心血和汗水,无论是在课题选题、构思和资料的收集方面,还是在课题的研究方法以及成文定稿方面,我都得到了姚慧老师的悉心细致的教诲和无私的帮助,特别是她广博的知识,深厚的学术素养,严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风,使我终生受益。在此表示真诚的感谢和深深的谢意。
在写作过程中,也得到了许多同学们的宝贵建议,在此一并表示诚挚的谢意,感谢所有关心、帮助、支持我的良师益友。
最后,向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝意见的各位老师们表示衷心地感谢!并祝愿我们的西安文理学院学院教育事业蒸蒸日上
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